遇见诺贝尔“巴克球”

2019-06-27 09:00
中国化妆品 2019年4期
关键词:活性氧毛孔自由基

富勒烯(Fullerene) 是单质碳被发现的第三种同素异形体,是一种完全由碳组成的中空分子,形状呈球形、椭球形、柱形或管状。富勒烯在结构上与石墨很相似,石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成,而富勒烯不仅含有六元环还有五元环,偶尔还有七元环。C60是含有众多双键、具有独特笼型结构的三维芳香化合物,它的60个位于顶点上的碳原子组成了球形32面体,其中有12个面是五边形,20个面是六边形。这种结构类似于日常生活中所见到的足球,因此也被称作“足球烯”。这种特殊的结构使它具有特殊的超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等优异的性质。在超导材料、光电导材料、化妆品、纳米粒子材料、生物医学等领域应用前景广阔。

值得一提的是,任何由碳一种元素组成,以球形、椭圆形、柱形或管状结构存在的物质,都可以被叫作富勒烯,富勒烯指的是一类物质。那么为什么说它是第三种同素异形体呢?这对于学过化学的读者们应该不陌生,我们所熟知的碳的两个同素异形体,分别是钻石和石墨。诚然,碳也有着两种不同的命运,一种是廉价易得的石墨,一般可用来做铅笔;另一种则是价格高昂的钻石,光芒璀璨地躺在珠宝店里等待人购买。同一种物质的两种同素异形体却有着不同的命运。

作为“主角儿”,富勒烯靠实力说话,开发出第三种用途。1985年,富勒烯正式被英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士和美国赖斯大学的科学家理查德·斯莫利、海斯(James R. Heath)、欧布莱恩(Sean O'Brien)和科乐(Robert Curl)共同制出,紧接着,1996年他们因此获得诺贝尔化学奖。因为这个分子与建筑学家巴克明斯特·富勒的建筑作品很相似,为了表达对他的敬意,所以将其命名为“巴克明斯特·富勒烯”(巴克球)。

探访富勒烯的 “多面人生”

富勒烯是一类物质,包含多种不同的形态,每种形态可能会对应一到几种性质,因此,富勒烯是种具备“多面人生”的物质存在。目前发现的种类有巴基球团簇、碳纳米管、巨碳管、聚合物、纳米“洋葱”、球棒相连二聚体、富勒烯环、巴克球。当然,不是所有的形态目前都能运用到一定的领域中。如纳米“洋葱”目前运用在润滑剂领域,碳纳米管运用在电子和航空领域。

由于C60分子能与生物系统相互作用,富勒烯在生物化学方面有着广泛的应用。功能化的C60衍生物可以光诱导剪切DNA,形成具有特殊功能的光诱导电子运输的载体。Toniolo等报道一种水溶性C60—多肽衍生物,该物质可能可以抑制HTV-1蛋白酶,说明富勒烯对于HIV病毒可能有抑制作用。它能抑制HIV病毒对人体细胞的感染。虽然目前它还没有真正进入医药领域,但是发现其这一特性对于艾滋病和肿瘤的治疗有很大的意义。

另外,富勒烯还可能对人类单核白血球存在趋药性。黄文栋等制得对癌细胞同样具有很强杀伤力的水溶性C60—脂质体。台湾科学家报道过一种含有多个羟基的C60衍生物,它能产生超氧阴离子自由基,从而达到清除破坏能力很强的羟基自由基的目的,若将放射性元素置于C60分子内,再注射到癌变部位,可以增加放射治疗的效果,产生很小的副作用。

除此之外,富勒烯在原子级光开关、电泳显示、隧道二极管、双层电容器、光电成像、表面涂层、增强金属强度、气体储存、气体分离等领域也有广泛应用。由于具有纳米管状结构,因此富勒烯具有较高的强度和延展性。其特殊的化学结构以及金属物质的参杂,使得它具有超导性。鉴于富勒烯有球状的形态,这种球形结构是目前科学家发现的最圆的分子,这种结构使得它的润滑性状十分优越(相较石墨的层状结构,C60的更好)。此外,由于它在低温环境下可以升华,使得它既容易成膜,也容易通过一些技术将其进行转化,钻石就是一个很好的证明。

富勒烯×化妆品 大放异彩

相信了解了上面这些,你对富勒烯这种物质有了全面的了解,接下来让我们来看一下它在化妆品方面的功效。

众所周知,维生素C具有抗氧化性,但富勒烯C60的抗氧化能力是维生素C的125倍。除了抗氧化作用外,富勒烯C60还可以有效地清除活性氧自由基,具有活化皮肤细胞、预防衰老等作用。Dr.MeEwen等首次提出了“维他命C60自由基海绵”的概念,C60经过研究和开发,已经可以添加在化妆品中使用,这无疑是一个新的具有无限潜能的发展领域。近年来,富勒烯C60成为日本最热门的肌肤保养成分,尽管价格十分昂贵,但因为其具有超强的抗氧化效果,因而得到了很多高端消费者的青睐。从1990年开始,对于富勒烯C60在清除自由基功能方面的研究就有很大的发展,许多的科研成果都证实富勒烯C60是一种很强效的自由基清除分子,抗氧化剂很强。

目前被应用到化妆品中的富勒烯原料有两类,一类是水溶性富勒烯,使用水溶性高分子PVP将富勒烯分散成水溶性的化妆品原料,也是较早应用的富勒烯原料;另一种是油溶性富勒烯,它是使用植物性角鲨烷作为溶剂所制得的富勒烯原料。最一开始富勒烯是被日韩国家应用美容行业中。随着产品的的推广和效果的口耳相传,富勒烯逐渐被各国配方师所青睐。

富勒烯对皮肤的作用主要有美白、抗皱、抑制痤疮、促进毛发生长等。那么让我带大家了解一下富勒烯在化妆品中如何发挥其作用呢?

1. 亲和自由基,有效抗衰老

前面我们提到,富勒烯能够亲和自由基。自由基对于皮肤的影响,主要表现为使皮肤氧化衰老,其主要原因是它对皮肤基底膜的破坏,使得皱纹生成。自由基还会活化黑色素细胞,这就造成我们肉眼看得出来的皮肤皱纹、暗黄、长斑。而一旦皮肤状态变差,随之而来就是各种皮肤问题如痤疮等。富勒烯高度亲和自由基,可以将自由基对肌肤的一系列影响降到最低。

2. 清除活性氧,防止色斑形成

富勒烯对皮肤中的活性氧具有清除作用。我们先了解一下造成皮肤色斑的原因:UV的辐射造成皮肤中活性氧的增加,在活性氧的影响下,肌肤产生黑色素细胞刺激素、白细胞介素等物质,进而活化了黑色素细胞,刺激黑色素细胞中酪氨酸到黑色素的转化,最后色素沉积,造成了色斑。

抑制色斑的美白剂有很多,但是富勒烯的作用方式与其他美白剂不同。富勒烯从线路的源头入手,直接清除活性氧,从而避免活性氧对肌肤的影响。此外,虽然残存的少量的活性氧依旧可以刺激皮肤细胞产生各种信号,而此时富勒烯还可以阻断信号的传递,从而保证这条线路不能往下进行。一切可以形成色斑的途径被切断,这正是富勒烯的奇妙所在。

3. 收缩毛孔,改善毛孔粗大问题

富勒烯有助于改善毛孔粗大。毛孔粗大的原因是皮脂腺分泌过度,还有毛孔周围角质层粗大造成的毛孔粗大,这样的皮肤状况很容易会形成黑头和粉刺。富勒烯能恢复毛孔凹陷等造成的碗状结构,恢复肌肤状态。

4. 去除皱纹,恢复年轻好皮肤

对于皱纹,富勒烯能降低皮肤中MMP-9(胶原蛋白分解酶)的活性,从而避免肌肤中胶原蛋白(基底膜)的分解流失。

说了这么多优点,你是否担心富勒烯是否安全对皮肤无伤害呢?其实完全不用担心太多,富勒烯在经过实验验证后,已经被证实是一种安全的化妆品原料。因此富勒烯在使用过程中容易掌控用量,效果安全可靠。

虽然富勒烯功能很多,它在抗氧化方面效果突出,但是在美白去皱方面却表现得不够明显,性价比不如用来美白的烟酰胺和专门去皱的多肽维A醇。无论是从不论是从新原料的研发和应用角度考虑,还是

不论是从新原料的研发和应用角度考虑,还是和市面上的同类产品去作对比,富勒烯的研究推广还具有非常大的难度。尽管“诺贝尔奖”的光环确实可以增加它的可信程度,但我们还是希望广大读者理性种草,毕竟这个物质价格也十分昂贵。如果预算不高,还是建议大家先把手头各种经典成分用好。倘若在抗氧化方面想尝试新鲜有效的产品,富勒烯一定不会让你失望。

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